4. Técnicas Experimentais Utilizadas
4.3. Método de pressurização
Princípio
Este método consiste simplesmente na imposição de diferenciais de pressão conhecidos entre os dois lados de uma frincha ou elemento construtivo, medindo os caudais e estabelecendo uma correlação (q, ∆p) entre os resultados obtidos.
A quantificação das infiltrações através das frinchas é tarefa difícil se não impossível, pois é difícil identificar e caracterizar todas as frinchas existentes na envolvente de um edifício. Quando muito, só será possível ter em conta as frinchas mais óbvias, por exemplo, as
existentes nas caixilharias e portas, bem como outras aberturas de maiores dimensões eventualmente existentes na envolvente. De modo a ultrapassar esta dificuldade, correntemente, ensaiam-se elementos construtivos (ex.: janela ou porta), in situ [4.56] ou em laboratório [4.57], [4.58]. Em Portugal, a permeabilidade de janelas, portas e grelhas auto-reguláveis, tem sido raramente objecto de ensaio, à excepção das caixilharias, [4.59] a [4.62].
Existem vários métodos quantitativos para avaliar a permeabilidade de componentes [4.2]. O mais simples recorre somente ao uso de um ventilador, é designado por método indirecto e consiste essencialmente em obter a diferença de caudal entre duas situações distintas. No caso da determinação da permeabilidade de uma janela in situ, esta é obtida pela diferença entre uma situação inicial em que o compartimento é pressurizado (as janelas e portas dos compartimentos adjacentes ficarão abertas) e uma segunda situação em que a janela é vedada (selagem de todas as juntas).
Considerando um edifício na sua globalidade, é possível estimar directamente a área total das frinchas e a respectiva permeabilidade. O ensaio é realizado de um modo semelhante ao anteriormente descrito, com a particularidade de que uma das portas do edifício é substituída por uma outra de dimensão variável, dotada de um ventilador reversível cujas características (q, ∆p) devem ser previamente conhecidas. Tendo em conta o exposto, este
ensaio é conhecido por ensaio da “porta-ventiladora” (Figura 4.10).
Este ensaio pode ser usado para localizar e reparar as frinchas da envolvente, comparar a permeabilidade ao ar entre edifícios ou para verificar a eficiência da reabilitação da envolvente (comparando os valores das infiltrações antes e após a reabilitação), mas, actualmente, é mais usado para, a partir dos valores obtidos das infiltrações, realizar estimativas do consumo de energia e da qualidade do ar interior. Estas estimativas podem ser usadas para comparar normas ou para fundamentar programas ou políticas energéticas ou da qualidade do ar (actualmente, alguns países possuem normalização que impõe limites superiores à permeabilidade de edifícios). Outra aplicação do método é a previsão de valores médios da taxa de infiltração (RPH).
Figura 4.10- Exemplo de porta-ventiladora.
O princípio de medição pode ser observado na Figura 4.11.
Figura 4.11- Esquema do princípio do método da porta-ventiladora (adaptado de [4.2]).
O ventilador quando em funcionamento cria uma sobrepressão, ou uma depressão, no interior do edifício, sendo então possível obter curvas (em escala linear) do tipo das que se mostram na Figura 4.12.
q = C∆∆∆∆pn
Diferença de pressão [Pa] Caudal [m3/s] Pressurização - dados Pressurização - regressão Despressurização - dados Despressurização - regressão
Figura 4.12- Exemplo de gráfico de permeabilidade ao ar (adaptado de [4.63]).
Como se pode constatar, as duas curvas (pressurização e despressurização) são distintas. Isto deve-se ao comportamento diferente de certas frinchas, que, conforme a pressão é aplicada de um ou de outro lado, são comprimidas ou descomprimidas, tendendo então a contrair-se ou expandir-se.
Os coeficientes das curvas da Figura 4.12 (C e n) de vários componentes (ex.: janelas, portas, paredes, pavimentos, tectos, juntas entre elementos e chaminés), bem como a apresentação da normalização ou regulamentação existente a nível internacional podem ser encontrados em bibliografia especializada [4.64], [4.65].
Como já referido, este método também permite a previsão de valores médios da taxa de infiltração (RPH). É necessária em primeiro lugar uma caracterização do clima local médio em termos de vento e temperatura, posteriormente, admite-se, habitualmente, que [4.22]:
RPHmédia anual =
N RPH50
(4.16)
em que:
- RPH50: renovação horária obtida através do ensaio de pressurização a 50 Pa;
- N: constante que depende, nomeadamente, do clima local, do tipo de edifício e da implantação do edifício.
Procedimentos e normalização
Normalmente, o intervalo de medição situa-se entre os 10 e os 60 Pa, com incrementos entre 5 e 10 Pa e com medição no mínimo de 5 pontos [4.63], [4.66]. Não se medem caudais para diferenças de pressão inferiores a 10 Pa de forma a minimizar a influência criada pelo vento e pelo diferencial térmico aquando da realização dos ensaios (para condições climáticas normais, a pressão induzida pelo efeito combinado das diferenças de temperatura e do vento anda na gama de ± 10 Pa) [4.2]. Também se recomenda a abertura das janelas e portas dos apartamentos adjacentes [4.67].
Como já referido, os ensaios sofrem a influência das condições atmosféricas exteriores. Sendo assim, só se deve levar a efeito este tipo de ensaio quando o produto da diferença de temperatura entre o exterior e o interior pela altura do edifício for menor ou igual que 200 m⋅ºC [4.63] ou menor que 500 m⋅K [4.66] (os critérios de ensaio variam consoante a norma). As condições preferenciais de ensaio devem ser tais que a velocidade do vento se situe entre 0 e 2 m/s e a temperatura exterior se situe entre 5 e 35ºC [4.63].
Aplicação internacional e em Portugal
Internacionalmente, obteve-se para uma amostra significativa de habitações um valor médio de n igual a 0,66 (q = C∆pn), significando que, em termos médios, a envolvente apresenta permeabilidade através de orifícios com dimensões típicas maiores que 10 mm (ver §3.2) [4.68].
A nível da Europa [4.69], [4.70], o estudo, respectivamente, de 51 habitações na Bélgica e 68 habitações em França, permitiu concluir que a permeabilidade depende fortemente do tipo de edifício. Assim, em média, habitações em banda são menos permeáveis que habitações geminadas ou isoladas, mas mais permeáveis que apartamentos.
Em Portugal [4.22], obteve-se uma correlação para 12 moradias entre N e RPH50 (ver equação (4.16)). Encontrou-se um valor médio de N = 13,7, concluindo-se que o desvio médio entre as renovações horárias obtidas pelo método do gás traçador e as renovações horárias previstas pelo modelo era somente de 0,138 h-1.
Também em Portugal, a permeabilidade de edifícios de habitação foi estudada essencialmente em dois estudos, [4.16] e [4.22], com o ensaio de, respectivamente, 7 e 12 habitações. Posteriormente, acrescentaram-se mais 4 estudos, o que resultou em valores de
RPH50 a variar entre 2 a 8, sendo classificados na classe média de permeabilidade, segundo normalização europeia recentemente publicada [4.62].
Relativamente aos componentes, em ensaio experimental recente realizado em Portugal envolvendo quatro edifícios [4.62], verificou-se que a permeabilidade da caixilharia apresenta um valor relativamente baixo, quando comparada com a da caixa de estores.
Incerteza
Para equipamentos correntes, a incerteza na determinação dos vários parâmetros que se podem obter com este ensaio situa-se, na maior parte dos casos, abaixo de 15% [4.66]. A incerteza na determinação dos valores de C e n pode ser obtida pelos métodos apresentados em vários documentos [4.63], [4.66], [4.71] e do mesmo modo a incerteza do caudal [4.6], [4.72].